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    [分享]基于SLM光束整形系统中光学系统像差的研究 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-08-02
    空间光调制器(SLM.0003 v1.0) T.!.3B$@]  
    应用示例简述 <l)I% 1T_c  
    1. 系统细节 N[=R$1\Z  
    光源 Kn+B):OY+  
    — 高斯激光 0@!-+}i  
     组件 gA+@p'XnR  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 l%cE o`U  
    — 不同的傅里叶透镜设计(球面,非球面) 具有不同的性能和像差 c"'JMq  
     探测器 ( Q k*B  
    — 视觉感知的仿真 uoY]@.  
    — 高帽,转换效率,信噪比 {Cw>T-`  
     建模/设计 XQ k ,xQ  
    — 场追迹: F-?s8RD  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 uY )|   
    _'r&'s;<z  
    2. 系统说明 y#{> tC  
    yzCamm4~0  
    l;JB;0<s"  
    [{-;cpM \  
    3. 建模&设计结果 k5Df9 7\s  
    !_1RQ5]^  
    不同真实傅里叶透镜的结果: /9u12R*<  
    BG20R=p  
    9<!Ie^o?  
    i\P)P!  
    4. 总结 X04JQLhy"  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 /`B:F5r  
    &q[`lIV,L  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 p?sC</R  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 &14Er,K  
    3hzKd_  
    光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 &p^8zEs  
    TqXB2`7Ri  
    应用示例详细内容 }W* q  
    +,Z Q( ZW  
    系统参数 QK/~lN  
    ^{fA:N=  
    1. 该应用实例的内容 uyWt{>$  
    ||kUi=5  
    dX~$#-Ad86  
    ~Wj. 4b*  
    xrl!$xE GX  
    2. 仿真任务 V> @+&q  
    ZC:7N{a  
    在之前的案例中,采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中,使用真实的透镜进行替换,该透镜存在多种光学像差。 T|Fl$is  
    f+W %X  
    3. 参数:准直输入光源 <@2g.+9  
    jG&gd<^  
    (\NZ)Ys  
    /jv4# 9  
    4. 参数:SLM透射函数 qUtlh,4)  
    a{7'qmN1  
    q*4=sf,>  
    5. 由理想系统到实际系统 dJD8c 2G  
    x.~AvJ  
    hE>%LcP  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 \$[S=&E  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 -mK;f$X  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 <C,lHt  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 0_faJjTbP;  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 =5m~rJ< {  
    avo[~ `.  
    RW04>oxVn  
    S4FR=QuVQC  
    K _sHZ  
    应用示例详细内容 0'0GAh2  
    '9d] B^)F  
    仿真&结果 8%D 2G i  
    %ryYa  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 aaODj>  
    a8laP N  
     由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,真实透镜等)。 ]3iQpL  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 :N ~A7@  
     为优化计算加入一个旋转平面 E2~&GkU.UN  
    Ga1(T$ |H  
    XIJW$CY  
    9( "<NB0y  
    2. 参数:双凸球面透镜 RO+N>Wkt  
    J}'a|a@bk  
    a08`h.dyN  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 qmx4hs8sh  
     由于对称形状,前后焦距一致。 gkw/Rd1oG  
     参数是对应波长532nm。 .>Fy ]Cqoh  
     透镜材料N-BK7。 S)$iHBx{  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 sw^4h`^'  
    \=NS@_t,  
    yz7X7mAo  
    L|H:&|F  
    VHihC]ks,  
    mxfmK +'_  
    3. 结果:双凸球面透镜 T>2_r6;  
    LaCVI  
    K~ob]I<GiB  
     生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。 + #V.6i  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 z t|DHVy  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Yg kd1uI.  
    >j$y@"+  
    .ZK^kcyA  
    7U, [Ruu  
    r#X6jU  
    4. 参数:优化球面透镜 P/XCaj3a[  
    ]5Mq^@mD'  
    6A23H7  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 j|Hyv{sM  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 FZ~^cK9g:  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 ZGZ1Q/WH  
     透镜材料同样为N-BK7。 p]E\!/  
    jC}2>_#m(  
    {|D7H=f  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 I->BDNk  
    *'ffMnSZ  
    VY|'7in"M  
    ZD;1{  
    5. 结果:优化的球面透镜 ly~tB LH}  
    x=%wP VJ  
    mo()l8  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 bDADFitSo  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 T1[B*RwC  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 k(23Zt]  
    cy @",z  
    J[7Sf^r  
    ,?/AIL]_  
    6. 参数:非球面透镜 .TpM3b#r  
    o<8SiVC2  
    3 =-XA2zJ  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 H05xt$J  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 iwx*mC{|A  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ~lH_d[  
    mP[ZlS~"  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 GMW,+  
    # ; 3v4P  
    *aaK_=w  
    `m+o^!SGe  
    Or<OmxJg  
    7. 结果:非球面透镜 ~;/}D0k$x  
    u#Y#,:{  
    o7sIpE9  
     生成期望的高帽光束形状。 g?OC-zw  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 &Fy})/F3v  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 h6~ H5X  
    o/4U`U)Q0v  
    !}I+)@~\w  
    !si}m~K!_  
    94Q?)0W$  
    8. 总结 V<ExR@|}.%  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 EAZLo;  
    q>f|1Pf  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 D7|qFx;]g  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 hy wy(b3  
    m4x8W2q  
    光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 `PS^o#  
    %2,'x  
    扩展阅读 !(nFq9~~Q  
    /Xf_b.ZM&  
    扩展阅读 Scd_tw.]|  
     开始视频 HIsB)W&%@  
    -     光路图介绍 @5tGI U;1  
     该应用示例相关文件: kG>m(n  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 JxmFUheLt  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    f=paa/k0  
    O 4C}]E  
    m TgsvC  
    QQ:2987619807 [5i }C K_=  
     
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